KR100360522B1 - 공기 정화 필터 - Google Patents

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니키 유니바사루 가부시키가이샤
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Abstract

공기 정화 필터의 담체 표면에 효소를 고정화시킴으로써 종래의 공기 정화 필터로는 곤란했던 공중에 부유하는 미생물을 직접 살균 정화할 수 있으며, 필터 위에 포집한 미생물도 살균·멸균제거할 수 있게 되었다.

Description

공기 정화 필터{AIR CLEANING FILTER}
공기중의 이물을 제거하기 위한 장치로서, 여러가지 공기 정화 장치 (공기 청정 장치) 나 공기 세정 장치 (에어워셔) 가 알려져 있다. 공기 정화 장치 (공기 청정 장치) 는, 주로 공기 정화 필터 (에어필터) 로 공지중의 티끌, 먼지 등의 부유 미소 입자, 가스상 오염물, 유지분, 박테리아 등 미생물이 부착된 분진 등의 이물을 여과함으로써 이들을 제거하는 장치이다. 한편, 공기 세정 장치 (에어워셔) 는 통상, 공기를 물로 세척함으로써 공기중의 먼지나 미생물 등을 제거하는 장치이다.
전자의 공기 정화 필터에 대해서는 제거 대상물의 종류, 제거 대상물의 입경, 입자포집율 등의 용도에 따라 여러가지 필터가 개발되고 있다. 또한, 필터의 형상에 관해서도 매트형, 쐐기형, 접기형, 바구니형, 자루형, 패널형, 박스형 등 여러가지 형이 사용되고 있다. 그러나, 종래의 공기 정화 필터 단독으로는 공기중에 부유하는 곰팡이, 박테리아, 진균 등의 미생물을 충분히 제거할 수 없었다. 또한, 필터에 포집된 미생물을 살균·멸균하는 것이 어렵고, 필터 위에서 미생물이 증식하여 비산함으로써, 이차 오염을 일으킬 우려도 있어 공기 정화처리에 관해서는 반드시 만족할만한 결과를 얻을 수 없었다.
그래서, 본 발명자들은 공기중에 부유하는 곰팡이, 박테리아, 진균 등의 미생물의 살균·멸균처리에 관여할 수 있는 효소류의 사용을 생각해냈다. 이러한 효소류를 사용하는 살균·멸균수단 또는 항균수단으로는, 예컨대 하기의 여러가지 기술이 제안되고 있다.
일본 특허공보 소54-21422 호에는, 식품 또는 그 원료에 요소, 티오글리콜산, 메르캅토에탄올 중에서 선택된 1 종 이상과 세균세포벽 용해효소를 첨가하여 일정시간 유지한 후 가열처리하는 것을 특징으로 하는 가공식품 중의 미생물 (예컨대 내열성 세균아포) 의 살균법이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 소64-30584 호에는, 담체 표면에 생체 촉매로서 작용하는 미생물 또는 효소와 용균 효소를 공존시켜 고정한, 주로 식품공업의 분야에서 사용되는 생체 촉매 고정화용 담체가 기재되어 있다. 또한, 상기 공보는, 미생물로서 그램 음성의 박테리아, 그램 양성의 박테리아, 효모 및 실형상 균 등을, 효소로서 아밀라아제, 프로테아제, 리파아제 등의 가수분해효소를, 용균 효소로서 리소자임, 엔도-N-아세틸름라미다아제, 엔도-N-아세틸글루코사미니다아제, 오토리신, 엔소펩티다아제형 세균세포벽 용해효소, 아미다아제형 세균세포벽 용해효소, 실형상 균세포벽 용해효소 및 효모세포벽 용해효소를 각각 교시하고 있다.
일본 공개특허공보 평2-5822 호에는, 천연항균제로서 난백(卵白) 리소자임을 배합한 pH 를 2.0 ∼ 7.0 범위로 조정한 생야채용 알콜제제, 및 유기산과 유기산염류 또는 인산염류를 배합하여 pH 를 2.0 ∼ 7.0 범위로 조정하며 난백 리소자임을 항균제로서 배합한 생야채용 개질제가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 평2-23856 호에는, 식품 부패·변질을 효과적으로 방지하는 목적으로 식품 제조시에 폴리글리세린 지방산 에스테르, 리소자임 및 프로타민을 병용하는 것을 특징으로 하는 식품 보존법이 개시되어 있다.
일본 특허공보 평3-22144 호에는, 식품에 리소자임, 키티나아제, β-1, 6-글루카나아제 등의 용균 효소를 작용시킨 후, 초음파처리하는 것을 특징으로 하는 식품 살균방법이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 평5-76362 호에는, 수화성 물질의 코어 입자와함께 유동상 반응기의 반응실중에 리소자임의 수성 슬러리를 분무하고, 이로써 잔류하는 물을 증발시켜 입자형 물질 위에 피복된 건조 리소자임을 잔류시키며, 이로써 리소자임을 함유하는 입자를 부여하는 것으로 이루어진 리소자임 함유 입자의 제조 방법이 기재되어 있다. 또한, 상기 공보는 이와같은 리소자임 함유입자가 각종 식품, 화장품, 의약품 등의 용도에서 유용하다는 것을 교시하고 있다.
일본 공개특허공보 평5-276910 호에는, 프로타민에 리소자임, 감초추출 항균성 물질, 비타민 B1 에스테르, 중합 인산염으로 이루어진 물질군에서 선택된 1 종과 조합한 것을 특징으로 하는 식품보존료가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 평6-217749 호에는, 카프릴산 모노글리세라이드 및/또는 카프린산 모노글리세라이드에 글리신, 아세트산나트륨, 리소자임 및 유기산 및/또는 유기산의 알카리염을 병용하는 것을 특징으로 하는 식품용 보존제, 및 카프릴산 모노글리세라이드 및/또는 카프린산 모노글리세라이드에 글리신, 아세트산나트륨, 리소자임 및 중합인산염을 병용하는 것을 특징으로 하는 식품용 보존제가 개시되어 있다. 또한, 상기 공보는, 리소자임은 용균효과가 있다고 할 수 있지만, 그 효과는 일부의 균종에 한정되며, 단독 사용으로는 실용적인 정균제라고는 할 수 없는 것도 교시하고 있다.
일본 공개특허공보 평6-246157 호에는, 리소자임, 아비딘 또는 트립신 등의 단백질의 변성 단백질을 수불용성 담체에 고정화시킨 세포 흡착체가 개시되어 있으며, 이것을 사용함으로써 세포 함유액에서 유효하게 세포를 분리 또는 제거할 수 있는 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 평7-236479 호에는 페릴알데히드, 신남알데히드, 살리실알데히드, 어니스알데히드, 벤조알데히드, 바닐린 등의 식물 유래의 항균성 화합물, 항생 물질, 합성 항균제 등에서 선택된 항균성 화합물을 리소자임에 결합시키는 것이 개시되어 있고 이러한 항균성 화합물 결합 리소자임이 의약품, 의약부외품, 식품 등에 이용할 수 있는 것이 교시되어 있다.
또한, 은, 아연, 구리 등의 항균 금속을 무기계 담체에 담지한 무기항균재료도 여러가지 것이 제안되어 있다. 예컨대 은, 아연 이온 등을 이온 교환으로 제올라이트에 담지시킨 무기항균제 금속은을 흡착으로 인산칼슘에 담지시킨 무기항균제, 은이온을 이온교환으로 인산지르코늄에 담지시킨 무기항균제, 은착염을 착체의 흡장에 의해 비정질 산화규소에 담지시킨 무기항균제 등을 들 수 있으며, 섬유,플라스틱, 필름, 도료 등 여러가지 제품에 응용되고 있다 (제올라이트, Vol.13, No.2 (1996) 제 56 페이지 ∼ 제 63 페이지).
한편, 상기 효소를 고정화시키는데에 이용하는 담체로서는, 예컨대 하기의 여러가지 담체가 제안되고 있다.
일본 공개특허공보 소49-48825 호에는 난백 리소자임을 고정시키는 데에 페놀계, 지방족 아민계의 이온교환수지를 담체로서 사용하는 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 소59-48080 호에는 복수의 효소를 복합적으로 고정화시키기 위해서 앰버라이트(Amberlite) 나 아미노화 폴리비닐알콜로 피복한 백금 등을 담체로 사용하는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 소60-49795 호에는 살균능력을 갖는 용균 효소를 고정화 처리하기 위해 천연섬유 또는 화학섬유 혹은 이들 혼합섬유를 웨이브 구성섬유로 구성한 부직포를 담체로 사용하는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 소64-30584 호에는 생체 촉매 고정화용 담체로서 세라믹 하니컴 구조체로 이루어진 칼럼, 막형체, 입자형체, 다공질체가 교시되어 있으며, 구체적으로는 코디라이트로 이루어진 담체가 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 평1-256388 호에는 이누린-D-프랭크트랜스페라아제를 담지하기 위한 담체로서 음이온 교환수지를 사용하는 것이 교시되어 있다.
일본 공개특허공보 평2-39239 호에는 효소 고정화용 담체로서 1 급 아미노기 또는 2 급 아미노기의 적어도 한쪽을 교환기로 하는 다공성 음이온 교환수지를 사용하는 것이 교시되어 있다.
일본 공개특허공보 평2-41166 호에는 효소 고정화용 담체는 세라믹, 유리 또는 유기고분자를 다공성 막형, 섬유형, 방사형, 또는 섬유형, 방사형의 것을 다짠 그물코형 또는 입자형으로 한 것이 적당하다는 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 평3-269362 호에는 면역분석용 시약에서 담체로서 라텍스를 사용하는 것이 교시되어 있다.
일본 공개특허공보 평6-91117 호에는 점액 세균 필터와 항균성 폴리머를 기재로 하는 필터를 갖는 공기 정화 필터장치가 개시되어 있다. 또한, 상기 공보에 사용되는 필터로 점액세균이 생산되는 용균 효소 및 항생 물질을 고정화시키는 기재로서 통상 폴리우레탄폼, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리아크릴아미드 및/또는 각종 광가교성, 광경화성의 합성 고분자 폴리머가 사용되는 것이 기재되어 있다.
상기한 바와 같이 살균, 항균, 부패 방지, 곰팡이 방지 등의 목적으로 효소, 예컨대 리소자임 등의 용균작용을 갖는 효소를 용액 중에서 사용하는 것이 식품, 의약품, 화장품 등의 기술분야에서 개발되고 있다.
그러나, 특정한 재질로 이루어진 공기 정화 필터에 이러한 용균작용을 갖는 효소를 조합하여 공기 정화 필터의 미생물에 대한 살균·멸균제거능력을 향상시키는 수단은 이제까지 한번도 제안된 적이 없었다.
본 발명자들은 공기 정화 필터에 용균 작용을 갖는 효소 단독 또는 여러가지 단백질·펩티드나 다당류 등을 공존시켜 공기 정화 필터의 미생물 살균·멸균제거능력을 향상시키기 위해 여러가지 점에서 검토를 하고 예의 연구를 거듭한 결과,특정한 재료 및 형상을 갖는 담체의 표면에 효소를 고정화 처리함으로써, 공기 정화 필터의 미생물 살균·멸균제거능력을 향상시키고, 그 미생물 살균·멸균능력 및 미생물 제거능력을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 것을 발견하였다. 본 발명은 상기 발견에 의거하여 이루어진 것이다.
본 발명은 산소를 담체 표면에 고정화시킨 공기 정화 필터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유, 관능기를 갖는 이온 교환 섬유 또는 관능기를 갖는 폴리머로 코팅된 붕소·실리카 유리 섬유로 구성된 HEPA 필터 표면에 효소를 고정화시킨 공기 정화 필터에 관한 것이다.
도 1 은 종래의 공기 정화 필터 (비교예 1 의 공기 정화 필터 Ax) 와 본 발명의 공기 정화 필터 (실시예 1 의 공기 정화 필터 A) 를 사용하여 각각에 포집된미생물의 생존수의 시간경과에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2 는 각 시험예에서 사용된 공기 정화 필터의 효과를 시험하기 위해 사용한 공중유균측정장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 공기 정화 필터 (실시예 4 의 공기 정화 필터 D1) 에 포집된 균체의 상태를 나타낸 전자현미경사진이다.
도 4 는 종래의 공기 정화 필터 (비교예 7 의 공기 정화 필터 Dx) 에 포집된 균체의 상태를 나타낸 전자현미경 사진이다.
발명을 실시하기 위한 최량 형태
본 발명에 관한 공기 정화 필터의 담체재료로서는 공기 정화 필터로서의 기능을 구비한 재료이면 특별한 한정없이 예컨대 셀룰로오스섬유, 아스베스트섬유, 유리 섬유, 이온 교환 섬유 등의 유리 섬유 이외의 합성섬유 등의 각종 유기섬유나 무기섬유를 사용할 수 있으며 각각 소재의 특성에 따라 용도별로 사용할 수 있다.
유리 섬유 중에서 붕소·실리카 유리 섬유는 섬유직경이 4 ㎛ 이하여도 충분한 강도를 갖고 있어 포집성능이 우수한 고성능의 필터를 구성하는데에 적합하다.
다량의 효소를 유효하게 섬유에 고정화시키기 위해서는 발수 처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 관능기를 갖는 이온 교환 섬유나 관능기를 갖는 폴리머로 코팅된 유리 섬유, 바람직하게는 붕소·실리카 유리 섬유를 바람직하게 사용할 수 있다. 당해 관능기는 특별히 제한은 없지만, -NHR (R 은 H 이외의 메틸, 에틸, n-프로필이나 i-프로필에서 선택된 프로필, n-부틸, s-부틸, i-부틸 및 t-부틸에서 선택된 부틸 중 어느 하나의 알킬기), -NH2, -C6H5NH2, -CHO, -COOH, -OH 등이 바람직하다.
공기 정화 필터의 형상은 부직포 등의 솜형, 여과지형, 하니컴형, 입자형 및 그물형 등 특별한 제한은 없다. 또한, 하니컴의 셀 형상은 임의이며, 3 각, 4 각, 5 각, 6 각 등의 다각형상이나 콜게이트 형상 등의 형상을 취할 수 있다. 예컨대, 일본 공개특허공보 소59-15028 호에 기재되어 있는 바와 같은 세라믹섬유의 집합체 (하니쿨 담체), 즉 규산겔에 의해 서로 결합되어 있는 실리카섬유, 알루미나섬유, 알루미노실리케이트섬유, 지르코니아섬유 등의 무기질섬유에서 선택된 세라믹섬유의 시이트형 집합체를 하니컴형으로 적층하여 구성되는 하니컴 구조체가 바람직하다.
특히, 전쟁후 원자력 기술개발의 일환으로 심도 여과(depth filtration) 원리를 살려 개발된 섬유직경 4 ㎛ 이하의 극세유리세포를 주체로 하며 강도부여를 위해 쵸프스트랜드 유리 섬유를 통상 7 이하의 소량 배합하여 통상 7 이하의 유기바인더로 유리 섬유간을 결합한 HEPA 필터는 다른 필터에 비해 탁월한 저압력손실 특성, 포집 효율 및 물리적 강도를 갖고 있어 바람직한 담체 재료이다. HEPA 필터에는 0.3 ㎛ DOP 입자를 99.97 이상 포집할 수 있는 고성능의 HEPA 필터나 0.3 ㎛ DOP 입자를 95 ∼ 99 이상 포집할 수 있는 준고성능의 준 HEPA 필터나 포집 성능을 더욱 개선한 초고성능의 ULPA 필터가 있다.
본 발명에서 사용되는 효소는 용균작용을 갖는 효소이면 특별한 제한은 없지만, 리소자임, 키티나아제, 프로테아제, 글루코스옥시다아제, 글루카나아제, 엔도-β-N-아세틸글루코사미니다아제 및 엔돌리신이 바람직한 용균 작용을 갖는 효소로 들 수 있으며, 이들 중 1 종 또는 2 종 이상을 효소만으로 사용하거나 효소이외의 살균작용을 갖는 단백질·펩티드와 조합하여 사용하거나 다당류와 조합하여 사용할 수 있다.
살균작용을 갖는 단백질·펩티드로는 예컨대 프로타민, 락토페린 및 폴리리신 등을 들 수 있다.
효소, 특히 리소자임은 다당류와 효율적으로 글리코실화하여 화학적 공유 결합으로 현저한 항균작용을 발현한다. 다당류로는 예컨대 글루칸, 덱스트란, 만난, 갈락토만난, 라미나란, 카라기난, 아가로오스 등을 들 수 있다. 이들 다당류를 1 종 또는 2 종 이상 사용한다.
효소와 효소 이외의 단백질·펩티드와의 혼합물 또는 화합물의 예로는 리소자임과 프로타민의 조합 또는 리소자임과 아포락토페린의 조합 등을 들 수 있다. 효소와 다당류의 혼합물 또는 화합물의 예로는 리소자임과 글루칸의 조합 또는 리소자임과 갈락토만난의 조합을 들 수 있다.
본 발명의 공기 정화 필터는 공기 정화 필터를 필요로 하는 일반가정용 및 업무용의 여러가지 경우에 사용할 수 있다. 특히, 반도체 관련, 식품 관련, 병원 관련 시설 등으로 가장 적합하게 적용할 수 있다. 본 발명의 공기 정화 필터는 종래의 공기 정화 필터로는 정화 처리할 수 없었던 공기중에 부유하는 박테리아, 진균, 특히 건조에 강하고 공기중에 오랫동안 부유하는 고초균 (Bacillus subtilis), 루테우스균 (Micrococcus luteus), 포도구균 (Staphylococcus), 연쇄구균 (Streptococcus) 등의 미생물을 직접 용균반응에 따라 살균 제거하여 공기를 정화처리하는 것을 가능하게 하며, 또한 종래의 공기 정화 필터로는 일단 포집한 미생물이라도 장간 (長杆) 균과 같이 작은 단면적을 갖는 미생물이면 자신의 연동으로 공기 정화 필터를 빠져나올 우려도 있었지만, 본 발명의 공기 정화 필터에서는 일단 포집된 미생물은 효소의 용균작용으로 살균·멸균하여 미생물의 누출을 방지할 수 있다. 또한, 종래의 공기 정화 필터에서는 포집된 미생물을 살균·멸균할 수 없기 때문에, 필터 위에서 미생물이 증식되어 비산함으로써 공기를 이차 오염시킬 우려가 있었지만, 본 발명의 공기 정화 필터는 필터 위에 포집되어 부착된 미생물에 대해서도 우수한 용균작용을 하여 효과적으로 이들 미생물을 살균·멸균 처리하여 공기의 이차 오염을 장기간에 걸쳐 방지할 수 있다.
(발명의 개시)
본 발명은 담체 표면에 효소를 고정화시킨 공기 정화 필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 발수처리를 하지 않는 붕소·실리카 유리 섬유의 표면에 다량의 효소를 이온 결합 및/또는 이온 결합으로 고정화시킨 공기 정화 필터를 제공하고, 또, 발수처리를 하지 않는 섬유직경 4 ㎛ 이하의 극세 붕소·실리카 유리 섬유를 주체로 하는 HEPA 필터에 다량의 효소를 공유 결합 및/또는 이온 결합으로 고정화시킨 공기 정화 필터를 제공한다.
본 발명은 관능기를 갖는 이온 교환 섬유의 표면에 이온 결합으로 다량의 효소를 분산시켜 고정화시킨 공기 정화 필터도 제공한다.
또한, 본 발명은 관능기를 갖는 폴리머로 코팅된 붕소·실리카 유리 섬유 표면에 이온 결합으로 다량의 효소를 분산시켜 고정화시킨 공기 정화 필터를 제공한다.
이하에 실시예, 비교예 및 시험예로 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예로 조금도 한정되지 않는다.
실시예 1
0.3 ㎛ 단분산 DOP 테스트 99.97 ％ 이상의 높은 포집효율을 갖는 닛뽕 무끼 가부시끼가이샤 제조 HEPA 필터 (상품명 : 아토모스) 를 10 ％ γ-아미노프로필트리에톡시실란의 톨루엔 용액에 실온에서 12 시간 침지한 후, 톨루엔으로 세정하고 실온에서 바람으로 건조시켜 실란화한 HEPA 필터를 얻는다. 실란화한 HEPA 필터를 실온에서 6 시간 1 ％ 글루탈알데히드 수용액에 침지처리하여 실란화한 HEPA 필터표면에 알데히드기를 도입한다. 그 후 물로 세척하여 1 ％ 프로타민 및1 ％ 리소자임을 각각 함유한 50 밀리몰의 아세트산완충용액중에 24 시간 정치 (靜置) 함으로써 프로타민 및 리소자임을 고정화 처리한다. 그 후 프로타민 및 리소자임을 고정화 처리한 HEPA 필터를 500 밀리몰의 NaCl 용액과 500 밀리몰의 아세트산용액을 혼합하여 조제한 완충용액으로 다시 세정하고 바람으로 건조시킴으로써 HEPA 필터로의 효소의 물리흡착분을 제거하고, 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 A 를 조제한다.
비교예 1
실시예 1 에서 사용한 미처리된 HEPA 필터를 공기 정화 필터 Ax 로 한다.
비교예 2
실시예 1 에서 사용한 HEPA 필터를 실시예 1 과 동일한 방법으로 실란화하고, 그 표면에 알데히드기를 도입한 공기 정화 필터 Ay 를 조제한다.
실시예 2
실시예 1 에서 담체로서 HEPA 필터 대신 도오요보오세끼 가부시끼가이샤 제조 공조용 레진본드 부직포 필터를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 B 를 조제한다.
비교예 3
미처리된 실시예 2 에서 사용한 공조용 레진본드 부직포 필터를 공기 정화 필터 Bx 로 한다.
비교예 4
실시예 2 에서 사용한 공조용 레진본드 부직포 필터를 실시예 2 와 동일한 방법으로 실란화하고, 그 표면에 알데히드기를 도입한 공기 정화 필터 By 를 조제한다.
실시예 3
실시예 1 에서 담체로서 HEPA 필터 대신 세라믹 섬유의 시이트형 집합체를 하니컴형으로 적층하여 구성되는 600 셀의 니티어스 가부시끼가이샤 제조 하니컴 담체 (상품명 : 하니쿨) 를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 C 를 조제한다.
비교예 5
실시예 3 에서 사용한 미처리된 하니컴 담체를 공기 정화 필터 Cx 로 한다.
비교예 6
실시예 3 에서 사용한 하니컴 담체를 실시예 3 과 동일한 방법으로 실란화하고, 그 표면에 알데히드기를 도입한 공기 정화 필터 Cy 를 조제한다.
시험예 1
시료공기 정화 필터유니트 (200㎜×200㎜×150㎜) 를 밀폐된 100 ℓ 의 공중부유균 정화성능 시험장치내에 위치시키고, 송풍기로 매분 10 ℓ 유량으로 100 ℓ 당 1×105개의 공중부유균을 함유한 공중부유균 정화성능 시험장치내의 공기를 순환시킨다. 소정의 시간 순환처리한 후, 공중부유균 정화성능 시험장치내의 공중부유균을 한천배지에 포집하고, 30 ℃ 온도에서 120 시간 적당하게 배양한 후 피검공기 100 ℓ 중의 생균수를 육안으로 산정한 결과를 표 1 ∼ 6 에 나타낸다.
생균수(개/100 ℓ)
실시예 1 10 이하
비교예 1 100
비교예 2 100
표 1 에는 실시예 1 및 비교예 1 과 2 의 공기 정화 필터 A 및 Ax 와 Ay 를 각각 사용하여 24 시간 순환처리한 후의 결과를 나타낸다.
생균수(개/100 ℓ)
실시예 1 10 이하
비교예 1 300
비교예 2 300
표 2 에는 실시예 1 및 비교예 1 과 2 의 공기 정화 필터 A 및 Ax 와 Ay 를 각각 사용하여 2 시간 순환처리한 후의 결과를 나타낸다.
표 1 및 표 2 에서 알 수 있듯이, 효소를 고정화 처리하지 않은 HEPA 필터도 균체로의 높은 물리적 포집성능을 나타내지만, 프로타민 및 리소자임을 공유 결합에 의해 고정화 처리한 본 발명의 공기 정화 필터는, 고정화된 리소자임으로 균체를 흡착하고 균체의 세포벽을 용해함으로써 또한 10 배 이상의 균체로의 살균 정화 처리 성능을 갖는 것을 알 수 있다.
생균수(개/100 ℓ)
실시예 2 10 이하
비교예 3 3000
비교예 4 3000
표 3 에는 실시예 2 및 비교예 3 과 4 의 공기 정화 필터 B 및 Bx 와 By 를 각각 사용하여 24 시간 순환 처리한 후의 결과를 나타낸다.
생균수(개/100 ℓ)
실시예 2 10 이하
비교예 3 8000
비교예 4 8000
표 4 에는 실시예 2 및 비교예 3 과 4 의 공기 정화 필터 B 및 Bx 와 By 를 각각 사용하여 2 시간 순환 처리한 후의 결과를 나타낸다.
표 3 및 표 4 에서 알 수 있듯이, 균체에 대한 포집 성능이 낮은 공조용 레진본드 부직포 필터에 프로타민 및 리소자임을 고정화 처리한 본 발명의 공기 정화 필터는, 효소를 고정화 처리하지 않은 공조용 레진본드 부직포 필터에 비교하여 300 배 이상의 공기중의 균체로의 살균 정화 처리 성능을 나타냄을 알 수 있다.
생균수(개/100 ℓ)
실시예 3 30 이하
비교예 5 10000
비교예 6 10000
표 5 에는 실시예 3 및 비교예 5 와 6 의 공기 정화 필터 C 및 Cx 와 Cy 를 각각 사용하여 24 시간 순환처리한 후의 결과를 나타낸다.
생균수(개/100 ℓ)
실시예 3 100 이하
비교예 5 10000
비교예 6 10000
표 6 에는 실시예 3 및 비교예 5 와 6 의 공기 정화 필터 C 및 Cx 와 Cy 를 각각 사용하여 2 시간 순환처리한 후의 결과를 나타낸다.
표 5 및 표 6 에서 알 수 있듯이 균체에 대한 포집성능이 거의 없는 세라믹섬유의 시이트형 집합체를 하니컴 형상으로 적층하여 구성되는 하니컴 담체에 프로타민 및 리소자임을 고정화 처리한 본 발명의 공기 정화 필터가 효소를 고정화 처리하지 않은 하니컴 담체와 비교하여 100 배 이상의 공기중의 균체로의 살균 정화 처리 성능을 나타냄을 알 수 있다.
시험예 2
실시예 1 의 공기 정화 필터 A 및 비교예 1 의 공기 정화 필터 Ax 를 각각 200㎜×200㎜ 의 크기로 떼어내 실험용 덕트내의 필터 홀더에 위치시키고 송풍기로 매분 30 ℓ 풍속으로 30 ℓ 당 공중부유균을 210 개 함유한 공기를 덕트에 10 분간 송풍한 후, 공기 정화 필터를 상대습도 60 ％ 로 유지한 데시케이터내에 실온에서 보존하고, 시간경과에 따라 그 일부를 꺼내어 공기 정화 필터에 포집된 균체로의 생존수를 혼석 배양법으로 측정하여 그 결과를 도 1 에 나타낸다. 도 1 은 세로축에 생균수 (개/㎠), 가로축에 경과일수를 나타낸 포집된 생균의 생잔(生殘) 곡선을 나타낸 그래프로, 도 1 에서 알 수 있듯이 효소를 고정화 처리한 본 발명의 실시예 1 의 공기 정화 필터 A 위에 포집된 생균은 급속으로 감소하고 1 주간후에는 생존하는 생균을 거의 검출할 수 없었다. 타측 효소를 고정화 처리하지 않은 비교예 1 의 공기 정화 필터 Ax 에서는 1 개월 경과하여도 생균은 조금밖에 감소하지 않고 생잔하는 것을 알 수 있다. 즉, 효소를 고정화 처리한 본 발명의 공기 정화 필터가 필터 위에 포집된 균체를 살균 정화처리할 수 있는 것이 증명된다.
실시예 4
기따고시세이시 가부시끼가이샤 제조의 발수처리를 하지 않는 붕소·실리카유리 섬유로 이루어진 0.3 ㎛ 단분산 DOP 테스트 99 ％ 이상의 포집효율을 갖는 준 HEPA 필터용 여과지형 담체를 10 ％ γ-아미노프로필트리에톡시실란의 톨루엔 용액에 실온에서 12 시간 침지한 후, 메탄올로 세정하고 실온에서 바람으로 건조시켜 실란화시킨 여과지형 담체를 얻는다. 실란화한 여과지형 담체를 실온에서 1 시간 2.5 ％ 글루탈알데히드 수용액에 침지 처리하고 실란화시킨 여과지형 담체에 알데히드기를 도입한다. 알데히드기를 도입한 여과지형 담체를 물로 세정하고 이어서 500 밀리몰의 NaCl 용액과 500 밀리몰의 아세트산용액을 혼합하여 조제한 pH7 완충액으로 다시 세정한 후, 1 ％ 리소자임을 함유한 수용액 (S1) 중에 3 시간 정치함으로써 리소자임의 고정화처리를 한다. 리소자임을 고정화처리한 여과지형 담체를 500 밀리몰의 NaCl 용액과 500 밀리몰의 아세트산용액을 혼합하여 조제한 pH7 완충용액 (S2) 으로 다시 세정하고 바람으로 건조시킴으로써, 여과지형 담체로의 효소의 물리흡착분을 제거하고 공유 결합에 의해 고정화된 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 D1 을 조제한다.
실시예 5
실시예 4 에서 수용액 (S1) 으로서 1 ％ 프로타민 및 1 ％ 리소자임을 각각 함유한 수용액을 사용한 것을 제외하고 이하 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 D2 를 조제한다.
실시예 6
실시예 4 에서 수용액 (S1) 으로서 0.2 ％ 글루칸 및 1 ％ 리소자임을 각각 함유한 수용액을 사용한 것을 제외하고 이하 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 글루칸 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 D3 을 조제한다.
실시예 7
실시예 4 에서 수용액 (S1) 으로서 1 ％ 프로타민, 0.2 ％ 글루칸 및 1 ％ 리소자임을 각각 함유한 수용액을 사용한 것을 제외하고 이하 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민, 글루칸 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 D4 를 조제한다.
비교예 7
실시예 4 에서 사용한 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 미처리된 여과지형 담체를 공기 정화 필터 Dx 로 한다.
실시예 8
기따고시세이시 가부시끼가이샤 제조의 통상 사용되는 발수처리를 한 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체를 실시예 4 와 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 E1 을 조제한다.
실시예 9
실시예 8 에서 수용액(S1) 으로서 1 ％ 프로타민 및 1 ％ 리소자임을 각각 함유한 수용액을 사용한 것을 제외하고 이하 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 E2 를 조제한다.
실시예 10
실시예 8 에서 수용액(S1) 으로서 0.2 ％ 글루칸 및 1 ％ 리소자임을 각각함유한 수용액을 사용한 것을 제외하고 이하 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 글루칸 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 E3 를 조제한다.
실시예 11
실시예 8 에서 수용액(S1) 으로서 1 ％ 프로타민, 0.2 ％ 글루칸 및 1 ％ 리소자임을 각각 함유한 수용액을 사용한 것을 제외하고 이하 동일한 방법으로 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민, 글루칸 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 E4 를 조제한다.
비교예 8
실시예 8 에서 사용한 발수처리를 한 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 미처리된 여과지형 담체를 공기 정화 필터 Ex 로 한다.
시험예 3
실시예 4, 실시예 5, 실시예 6 및 실시예 7 에서 고정화 처리후의 사용한 수용액 (S1A) 중의 잔존하는 프로타민 및/또는 리소자임의 양과 고정화 처리한 여과지형 담체를 세정한 완충용액 (S2A) 중에 용출한 프로타민 및/또는 리소자임 양을 바이오·래드사 제조 단백질 측정 키트를 사용하고 시마즈세이사꾸쇼 제조 분광광도계 UV-2100PC 를 사용하며 595 ㎚ 파장으로 측정하여 조제된 공기 정화 필터에 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민 및/또는 리소자임의 고정화율 (％) 을 산출하여 그 결과를 표 7 에 나타낸다.
시험예 4
매분 20 ℓ 유량으로 고순도 탄산가스를 액화 봄베로부터 도입하여, 매분0.1 ㎖ 비율로 고초균 (ATCC 6633) 균체배양용액 (균수 : 1×103개/㎖) 을 분무화하고, 이 분무가스를, HEPA 필터를 통과한 매분 80 ℓ 유량의 청정공기와 혼합하여 시료가스를 조제한다. 이 시료가스를 시료공기 정화 필터를 설치한 공중 유균측정장치에 매분 100 ℓ 유량으로 도입하며, 도입시간을 2 시간 및 24 시간으로 설정하고 살균성능 가속실험을 행한다. 각 도입시간의 최종 1 시간에 걸쳐 시료공기 정화 필터 통과전의 시료가스 중의 25 ％ 와 통과후의 시료가스 중의 25 ％ 를 입구측의 포집용액 및 출구측의 포집액에 각각 포집하고, 각각 포집액의 600 배 희석용액 10 ㎖ 를 각각 배지에 이식하여 37 ℃ 온도에서 48 시간 적당하게 배양한 후의 시료공기 정화 필터 통과전의 콜로니 수 (C0) 와 시료공기 정화 필터 통과후의 콜로니 수 (Cs) 를 각각 계측하여 각 시험시간의 시료공기 정화 필터 통과후의 시료가스 중의 균체의 균 잔존율C (％) 을 다음식에서 구한다.
(Cs/C0)×100＝C(％)
그 결과를 표 7 ∼ 11 에 나타낸다.
시험예 5
시험예 4 에서 각각 시료 가스의 도입 완료 후, 시료 가스를 대신하여 HEPA 필터를 통과한 청정 공기를 매분 100 ℓ 유량으로 시료 공기 정화 필터를 설치한 공중 유균 측정 장치에 1 시간 도입한 후, 바로 공중 유균 측정 장치에서 시료 공기 정화 필터를 분리하여 시료 공기 정화 필터의 상부, 하부, 좌부, 우부 및 중앙부 다섯군데에서 각각 1 ㎠ 크기의 부분을 떼어내 이것을 각각 직접 배지로 이동시키고 37 ℃ 온도에서 48 시간 적당하게 배양한 후 콜로니 수를 계측하여 그 합계를 시료공기 정화 필터의 5 ㎠ 당 생존균수로 각 시험 시간마다의 결과를 표 7 ∼ 11 에 나타낸다.
효소의고정화율 ％ 필터 통과후의 시료가스 중의 균체 잔존율 ％ 필터 위에서의 생존균수개/5㎠
시료가스 도입시간 hr 시료가스 도입시간 hr
2 24 2 24
실시예 4 92 ＜0.01 ＜0.01 ＜3 ＜3
실시예 5 99 ＜0.01 ＜0.01 ＜3 ＜3
실시예 6 98 ＜0.01 ＜0.01 ＜3 ＜3
실시예 7 99 ＜0.01 ＜0.01 ＜3 ＜3
비교예 7 - 3.4 3.9 ＞300 ＞300
실시예 8 9 0.5 0.5 47 ＞300
실시예 9 9 0.4 0.4 39 ＞300
실시예 10 9 0.4 0.4 37 ＞300
실시예 11 9 0.4 0.4 32 ＞300
비교예 8 - 3.3 3.9 ＞300 ＞300
표 7 에 나타낸 효소의 고정화율 (％) 의 값에서 알 수 있듯이 실시예 4 ∼ 7 의 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 공기 정화 필터 D1, D2, D3 및 D4 는 실시예 8 ∼ 11 의 발수처리를 한 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 공기 정화 필터 E1, E2, E3 및 E4 에 비교하여 공유 결합에 의한 효소의 고정화량이 10 배 이상인 것을 알 수 있다. 즉, 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유에는 효소를 공유 결합으로 다량으로 고정화할 수 있는 것이 증명되었다.
또한, 표 7 에는 실시예 4 ∼11 및 비교예 7 과 8 의 공기 정화 필터 D1, D2, D3, D4, E1, E2, E3 및 E4 와 Dx 및 Ex 를 각각 사용하여 시험예 4 에서 구한공기 정화 필터 통과후의 시료가스 중의 균 잔존률 (％) 의 결과를 나타낸다. 표 7 에 나타낸 균 잔존율의 값에서 알 수 있듯이 비교예 7 및 8 의 효소를 고정화 처리하지 않은 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 공기 정화 필터 Dx 및 Ex 도 균체의 높은 포집성을 나타내지만, 실시예 8 ∼ 11 의 발수처리 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 본 발명의 공기 정화 필터 E1, E2, E3 및 E4 는 그 약 8 배의 균체의 살균 정화 처리 성능을 가지며, 또한 실시예 4 ∼ 7 의 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 본 발명의 공기 정화 필터 D1, D2, D3 및 D4 는 300 배 이상의 균체의 살균 정화 처리 성능을 갖는 것이 증명되었다.
또, 표 7 에는 실시예 4 ∼ 11 및 비교예 7 과 8 의 공기 정화 필터 D1, D2, D3, D4, E1, E2, E3 및 E4 와 Dx 및 Ex 에 대해 시험예 5 에서 구한 공기 정화 필터 위에서의 5 ㎠ 당 생존균수의 값을 나타낸다. 표 7 에 나타낸 시료가스 도입 2 시간후의 공기 정화 필터의 생존균수의 값에서 알 수 있듯이, 비교예 7 및 8 의 효소를 고정화 처리하지 않은 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 공기 정화 필터 Dx 및 Ex 는, 살균 정화 성능을 구비하고 있지 않기 때문에 포집된 균체가 살균 정화되지 않아 공기 정화 필터 위에 다량의 균체가 생존하는 것을 알 수 있다. 반면에, 실시예 8 ∼ 11 의 효소를 고정화 처리한 발수처리 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 E1, E2, E3 및 E4 는, 효소를 고정화 처리하지 않은 비교예 7 및 8 의 공기 정화 필터 Dx 및 Ex 와 비교하여 6 배 이상의 공기 정화 필터에 포집한 균체의 살균 정화 처리 성능을 갖고, 또한 실시예 4 ∼ 7 의 효소를 고정화 처리한 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 본 발명의 공기 정화 필터 D1, D2, D3 및 D4 는 100 배 이상의 공기 정화 필터에 포집한 미생물의 살균 정화 처리 성능을 가져 공기 정화 필터에 포집된 균체가 급속히 감소하는 것이 증명되었다. 또, 본 발명의 공기 정화 필터 D1, D2, D3 및 D4 는 시료 가스 도입 24 시간 후에도 공기 정화 필터 위에서의 살균 정화 처리 성능이 여전히 유지되고 있으며, 공기 정화 필터에 포집된 미생물이 장기간에 걸쳐 효율적으로 살균 정화처리되어 있는 것이 증명되었다.
이상 시험예 3, 4 및 5 결과에서 효소를 고정화 처리한 본 발명의 공기 정화 필터는 공유 결합에 의해 고정화된 리소자임으로 균체를 흡착하여 균체의 세포벽을 용해함으로써 높은 살균 정화 성능을 유지하며, 또한, 다량의 리소자임 등을 유효하게 공유 결합으로 고정화하는 것이 장기간에 걸쳐 보다 높은 살균 정화 성능을 유지할 수 있음을 증명하였다.
실시예 4 에 의해 얻은 본 발명의 효소를 고정화한 공기 정화 필터 D1 및 비교예 7 의 효소를 고정화하지 않은 종래의 공기 정화 필터 Dx 에 포집된 균체의 상태를 전자현미경사진 도 3 및 도 4 에 나타낸다. 이들 전자현미경사진은 히따찌세이사꾸쇼 제조 S-4000 주사형 전자현미경을 사용하여 가속전압 5KV 로 실시한 것이다.
도 3 은 본 발명의 리소자임을 고정화 처리한 공기 정화 필터에 포집된 고초균의 세포벽이 직접 용해되어 있는 상태를 나타낸다. 한편, 도 4 에는 종래의공기 정화 필터에는 효소가 고정화되어 있지 않기 때문에 균체가 살균되지 않고 포집된 그대로의 상태임을 나타낸다. 이들 전자현미경 사진에서도 포집된 균체의 상태의 차이는 분명하며 공기 정화 필터에 고정화된 효소가 필터 위에 포집된 균체에 용균작용을 미쳐 균체를 살균·멸균제거할 수 있음이 증명되었다.
실시예 12
기따고시세이시 가부시끼가이샤 제조의 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 0.3 ㎛ 단분산 DOP 테스트 99 ％ 이상의 포집효율을 갖는 준 HEPA 필터용 여과지형 담체를 100 밀리몰의 pH7 인산 완충액에 실온에서 30 분간 침지처리한 후, 꺼내어 여분의 부착된 수분을 제거한 여과지형 담체를 1 ％ 리소자임을 함유한 수용액 (S3) 중에 실온에서 3 시간 정치함으로써 리소자임을 이온 결합반응으로 여과지형 담체에 고정화 처리한다. 리소자임을 고정화 처리한 여과지형 담체를 100 밀리몰의 pH7 인산완충액 (S4) 로 다시 세정하고 바람으로 건조시킴으로써 여과지형 담체의 물리흡착에 의한 효소를 제거하고 이온 결합에 의해 고정화된 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 F 를 조제한다.
비교예 9
실시예 12 에서 사용한 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 미처리된 여과지형 담체를 공기 정화 필터 Fx 로 한다.
시험예 6
실시예 12 에서 이온 결합반응에 의한 고정화 처리후의 사용한 수용액 (S3A) 중 잔존하는 리소자임 양과 고정화 처리한 여과지형 담체를 세정한 완충용액 (S4A)중에 용출된 리소자임 양을 바이오·래드사 제조 단백질 측정 키트를 사용하고 시마즈세이사꾸쇼 제조 분광광도계 UV-2100PC 를 사용하며 595 ㎚ 파장으로 측정하여 조제된 공기 정화 필터에 공유 결합에 의해 고정화된 프로타민 및 리소자임의 고정화율 (％) 을 산출하여 그 결과를 표 8 에 나타낸다.
필터의 고정화율％ 필터 통과후의 시료가스 중의 균체잔존율 ％ 필터 위에서의 생존균수 개/5㎠
시료가스 도입시간 hr 시료가스 도입시간 hr
2 24 2 24
실시예 12 90 ＜0.01 ＜0.01 ＜3 ＜3
비교예 9 - 3.4 3.9 ＞300 ＞300
표 8 에 나타낸 효소의 고정화율 (％) 의 값에서 알 수 있듯이 실시예 12 의 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 공기 정화 필터 F 는 이온 결합에 의해서도 다량의 리소자임이 유효하게 고정화 처리할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 표 8 에는 실시예 12 및 비교예 9 의 공기 정화 필터 F 및 Fx 를 각각 사용하여 시험예 4 에서 구한 살균성능 가속시험에 의한 공기 정화 필터 통과후의 가스중의 균 잔존율 (％) 의 결과를 나타낸다. 표 8 에 나타낸 균 잔존율의 값에서 알 수 있듯이, 실시예 12 의 리소자임을 이온 결합으로 고정화 처리한 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체로 구성되는 본 발명의 공기 정화 필터 F 는 비교예 9 의 공기 정화 필터 Fx 에 비교하여 약 300 배 이상의 균체의 살균 정화 처리 성능을 갖고 있는 것이 증명되었다.
또, 표 8 에는 시료 가스 도입 2 시간후의 시험공기 정화 필터 위에서의 실시예 12 및 비교예 9 의 공기 정화 필터 F 및 Fx 에 대해 시험예 5 에서 구한 공기 정화 필터 위에서의 5 ㎠ 당 생존균수의 값을 나타낸다. 표 8 에 나타낸 생존균수의 값에서 알 수 있듯이, 실시예 12 의 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 F 가 비교예 9 와 비교하여 100 배 이상의 공기 정화 필터에 포집한 균체의 살균 정화 처리 성능을 갖고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 리소자임을 이온 결합으로 고정화 처리한 공기 정화 필터 F 위에 포집된 균체가 급속히 감소하는 것이 증명되었다. 그리고, 본 발명의 공기 정화 필터 F 는 시료 가스 도입 24 시간 후에도 공기 정화 필터 위에서의 살균 정화 처리 성능은 유지되어 공기 정화 필터에 포집된 균체에 장기간에 걸쳐 살균효과를 나타내는 것이 명백해졌다.
이상의 시험예 4, 5 및 6 의 결과에서 본 발명의 공기 정화 필터 F 는 앞의 공유 결합과 동일하게 이온 결합에서도 고정화된 리소자임에 의해 균체를 흡착하여 균체의 세포벽을 용해함으로써 높은 살균 정화 성능을 유지하며, 또한 다량의 리소자임 등을 유효하게 이온 결합으로 고정화하는 것이 장기간에 걸쳐 보다 높은 살균 정화 성능을 유지할 수 있음을 증명하였다.
실시예 13
-NH2관능기를 갖는 평균직경 30 ㎛ 의 이온 교환 섬유 부직포 필터를 pH7 의 100 밀리몰의 인산완충액에 실온에서 30 분간 침지한 후, 꺼내어 여분의 부착된수분을 제거한 이온 교환 섬유 부직포 필터를 2.5 ％ 글루탈알데히드 수용액에 실온에서 1 시간 침지처리하여 이온 교환 섬유 부직포 필터에 알데히드기를 도입한다. 알데히드기를 도입한 이온 교환 섬유 부직포 필터를 100 밀리몰의 NaCl 용액과 100 밀리몰의 아세트산용액을 혼합하여 조제한 pH7 완충액으로 다시 세정한 후, 1 ％ 폴리리신 및 1 ％ 리소자임을 각각 함유한 수용액 (S5) 중에 3 시간 정치함으로써 프로타민 및 리소자임의 고정화 처리를 한다. 폴리리신 및 리소자임을 고정화 처리한 이온 교환 섬유 부직포 필터를 100 밀리몰의 NaCl 용액과 100 밀리몰의 아세트산용액을 혼합하여 조제한 pH7 완충용액 (S6) 으로 다시 세정하고 바람으로 건조시킴으로써 이온 교환 섬유 부직포 필터로의 효소의 물리흡착분을 제거하고 공유 결합에 의해 고정화된 폴리리신 및 리소자임만 잔존시킨 공기 정화 필터 G 를 조제한다.
비교예 10
실시예 13 에서 사용한 -NH2관능기를 갖는 평균직경 30 ㎛ 의 미처리된 이온 교환 섬유 부직포 필터를 공기 정화 필터 Gx 로 한다.
실시예 14
-COOH 관능기를 갖는 평균직경 30 ㎛ 의 이온 교환 섬유 부직포 필터를 pH7 의 100 밀리몰 인산완충액에 실온에서 30 분간 침지처리한 후, 꺼내어 여분의 부착된 수분을 제거한 이온 교환 섬유 부직포 필터를 1 ％ 폴리리신 및 1 ％ 리소자임을 함유한 수용액 (S7) 중에 실온에서 3 시간 정치함으로써 폴리리신 및 리소자임의 이온 결합반응에 의한 고정화 처리를 한다. 폴리리신 및 리소자임을 고정화 처리한 이온 교환 섬유 부직포 필터를 pH7 의 100 밀리몰 인산완충용액 (S8) 으로 다시 세정하고 바람으로 건조시킴으로써 이온 교환 섬유 부직포 필터로의 효소의 물리흡착분을 제거하고 이온 결합에 의해 고정화된 폴리리신 및 리소자임만을 잔존시킨 공기 정화 필터 H 를 조제한다.
비교예 11
실시예 14 에서 사용한 -COOH 관능기를 갖는 평균직경 30 ㎛ 의 미처리된 이온 교환 섬유 부직포 필터를 공기 정화 필터 Hx 로 한다.
시험예 7
실시예 13 및 14 에서 공유 결합 및 이온 결합반응에 의한 고정화 처리후의 사용한 수용액 (S5A 및 S7A) 중의 잔존하는 폴리리신 및 리소자임의 양과 고정화 처리한 여과지형 담체를 세정한 완충용액 (S6A 및 S8A) 중에 용출한 폴리리신 및 리소자임의 양을 바이오·래드사 제조 단백질 측정 키트를 사용하고 시마즈세이사꾸쇼 분광광도계 UV-2100PC 를 사용하며 595 ㎚ 파장으로 측정하여 조제된 공기 정화 필터에 공유 결합 및 이온 결합에 의해 고정화된 폴리리신 및 리소자임의 고정화율을 산출하여 그 결과를 표 9 에 나타낸다.
효소의고정화율 ％ 필터 통과후의 시료가스 중의 균체잔존율 ％ 필터 위에서의 생존균수개/5㎠
시료 가스 도입시간 hr 시료 가스 도입시간 hr
2 24 2 24
실시예 13 81 1.2 1.2 ＜3 ＜3
비교예 10 - 65 67 ＞300 ＞300
실시예 14 86 1.1 1.1 ＜3 ＜3
비교예 11 - 67 71 ＞300 ＞300
표 9 에서 알 수 있듯이, 실시예 13 의 -NH2관능기를 갖는 이온 교환 섬유 부직포 필터로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 G 및 -COOH 관능기를 갖는 평균직경 30 ㎛ 의 이온 교환 섬유 부직포 필터 H 에는, 다량의 폴리리신 및 리소자임이 유효하게 결합하여 고정화되어 있음을 알 수 있다.
또한, 표 9 에는 실시예 13 과 14 및 비교예 10 과 11 의 공기 정화 필터 G 와 H 및 Gx 와 Hx 를 각각 사용하여 시험예 4 에서 구한 살균성능가속시험에 의한 공기 정화 필터 통과후의 가스 중의 균잔존율 (％) 의 결과를 나타낸다. 표 9 에 나타낸 균잔존율의 값에서 알 수 있듯이, 실시예 13 및 14 의 리소자임 등을 공유 결합 및 이온 결합으로 고정화 처리한 표 9 에 나타낸 균잔존율의 값에서 알 수 있듯이, 효소를 고정화 처리하지 않은 비교예 10 및 11 의 관능기를 갖는 이온 교환 섬유 부직포 필터로 이루어진 공기 정화 필터 Gx 및 Hx 와 비교하여 실시예 13 및 14 의 관능기를 갖는 이온 교환 섬유 부직포 필터로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 G 및 H 가 현저한 균체의 살균 정화 처리 성능을 갖고 있는 것이 증명되었다.
또, 표 9 에는 시료 가스 도입 2 시간 후의 공기 정화 필터 위에서의 실시예 13 과 14 및 비교예 10 과 11 의 공기 정화 필터 G 와 H 및 Gx 와 Hx 에 대해 시험예 5 에서 구한 공기 정화 필터 위에서의 5 ㎠ 당 생존균수의 값을 나타낸다. 표 9 에 나타낸 생존균수의 값에서 알 수 있듯이, 실시예 13 및 14 의 폴리리신 및 리소자임을 균일하게 고정화된 이온 교환 섬유 부직포 필터로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 G 및 H 는 공기 정화 필터에 포집한 균체의 살균 정화 처리 성능에서도 우수한 성능을 나타낸 것이 증명되었다. 또한, 본 발명의 공기 정화 필터 G 및 H 는 시료 가스 도입 24 시간후에도 시험공기 정화 필터 위에서의 살균 정화 처리 성능은 유지되어 공기 정화 필터에 포집된 균체에 장기간에 걸쳐 살균효과를 나타내는 것이 분명해졌다.
이상의 시험예 4, 5 및 7 의 결과에서 본 발명의 공기 정화 필터 G 및 H 는, 공유 결합 및 이온 결합에서 고정화된 리소자임 등으로 균체를 흡착하여 균체의 세포벽을 용해함으로써 높은 살균 정화 성능을 유지하며, 또한 다량의 리소자임 등을 유효하게 공유 결합 및 이온 결합으로 고정화하는 것이 장기간에 걸쳐 보다 높은 살균 정화 성능을 유지할 수 있음을 증명하였다.
비교예 12
0.3 ㎛ 단분산 DOP 테스트 99 ％ 이상의 포집효율을 갖는 기따고시세이시 가부시끼가이샤 제조의 발수처리를 실시하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체를 이와따가가꾸 가부시까가이샤 제조 폴리이타콘산의 50 ％ 수용액을 물로 10 배로 희석한 수용액에 실온에서 30 분간 침지처리한 후, 꺼내어 여분의 부착된 수분을 제거한 여과지형 담체를 60 ℃ 온도로 유지한 건조기 내에서 1 시간 건조시켜 공기 정화 필터 Ix 를 조제한다. 수득한 공기 정화 필터 Ix 를 닛뽕덴시사 제조 전자현미경JSM-5300 및 닛뽕덴시사 제조 푸리에 변환 적외분광광도계 JIR-WINSPEC50 을 사용하여 동정한 결과 -COOH 관능기 폴리머가 균일하게 코팅되어 있는 것이 확인되었다.
실시예 15
비교예 12 에서 조제한 -COOH 관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터 Ix 를 pH7 의 100 밀리몰의 인산완충액에 실온에서 30 분간 침지처리한 후 꺼내어 여분의 부착된 수분을 제거한 -COOH 관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터 Ix 를 0.5 ％ 리소자임 및 0.5 ％ 키티나아제를 함유한 수용액 (S9) 중에 실온에서 3 시간 정치함으로써 리소자임 및 키티나아제의 이온 결합반응에 의한 고정화 처리를 한다. 리소자임 및 키티나아제를 고정화 처리한 공기 정화 필터를 pH7 의 100 밀리몰 인산완충액 (S10) 으로 다시 세정하고 바람으로 건조시킴으로써 여과지형 담체로의 효소의 물리흡착분을 제거하고 이온 결합으로 고정화된 리소자임 및 키티나아제만 잔존시킨 공기 정화 필터 I 를 조제한다.
비교예 13
0.3 ㎛ 단분산 DOP 테스트 99 ％ 이상의 포집효율을 갖는 기따고시세이시 가부시끼가이샤 제조의 발수처리를 하지 않은 붕소·실리카 유리 섬유로 이루어진 준 HEPA 필터용 여과지형 담체를 닛또오보오세끼 가부시끼가이샤 제조 폴리알릴아민의 50 ％ 수용액을 물로 10 배로 희석한 수용액에 실온에서 30 분간 침지처리한 후, 꺼내어 여분의 부착된 수분을 제거한 여과지형 담체를 60 ℃ 온도로 유지한 건조기 내에서 1 시간 건조시켜 공기 정화 필터 Jx 를 조제한다. 수득한 공기 정화 필터 Jx 를 닛뽕덴시사 제조 전자현미경 JSM-5300 및 닛뽕덴시사 제조 푸리에 변환적외 분광광도계 JIR-WINSPEC50 을 사용하여 동정한 결과 NH2관능기 폴리머가 균일하게 코팅되어 있는 것이 확인되었다.
실시예 16
비교예 13 에서 조제한 -NH2관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터 Jx 를 pH7 의 500 밀리몰의 인산완충액에 실온에서 30 분간 침지처리한 후, 2.5 ％ 글루탈알데히드 수용액에 실온에서 1 시간 침지처리하여 NH2관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터 Jx 에 알데히드기를 도입한다. 알데히드기를 도입한 NH2관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터에 500 밀리몰의 NaCl 용액과 500 밀리몰의 아세트산용액을 혼합하여 조제한 pH7 완충액으로 다시 세정한 후, 0.5 ％ 리소자임 및 0.5 ％ 키티나아제를 함유한 수용액 (S11) 중에 3 시간 정치함으로써 리소자임 및 키티나아제의 고정화 처리를 한다. 리소자임 및 키티나아제를 고정화 처리한 알데히드기를 도입한 NH2관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터를 500 밀리몰의 NaCl 용액과 500 밀리몰의 아세트산용액을 혼합하여 조제한 pH7 완충용액 (S12) 으로 다시 세정하고 바람으로 건조시킴으로써, 알데히드기를 도입한 NH2관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터로의 효소의 물리흡착분을 제거하고 공유 결합에 의해 고정화된 리소자임 및 키티나아제만 잔존시킨 공기 정화 필터 J 를 조제한다.
시험예 8
실시예 15 및 16 에서 이온 결합 및 공유 결합에 의한 고정화 처리후의 사용한 수용액 (S9 및 S11) 중의 잔존하는 리소자임 및 키티나아제의 양과 고정화처리한 여과지형 담체를 세정한 완충용액 (S10 및 S12) 중에 용출한 리소자임 및 키티나아제의 양을 바이오·래드사 제조 단백질 측정 키트를 사용하고 시마즈세이사꾸쇼 제조 분광광도계 UV-2100PC 를 사용하며 595 ㎚ 파장으로 측정하여 조제된 공기 정화 필터에 이온 결합 및 공유 결합에 의해 고정화된 리소자임 및 키티나아제의 고정화율 (％) 을 산출하여 그 결과를 표 10 에 나타낸다.
필터의 효소결합정도 필터 통과후의 시료가스중의 균체잔존율 필터위에서의 생존균수개/5cm2
시료가스 도입시간 hr 시료가스 도입시간 hr
2 24 2 24
실시예 15 92 <0.01 <0.01 <3 <3
비교예 12 - 63 66 300 300
실시예 16 91 <0.01 <0.01 <3 <3
비교예 13 - 65 68 300 300
표 10 에서 알 수 있듯이 실시예 15 의 -COOH 관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 I 및 실시예 16 의 -NH2관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터 J 에는 다량의 리소자임 및 키티나아제가 균일하게 결합하여 고정화되어 있음을 알 수 있다.
또한, 표 10 에는 실시예 15 과 16 및 비교예 12 와 13 의 공기 정화 필터 I 와 J 및 Ix 와 Jx 를 각각 사용하여 시험예 4 에서 구한 살균성능 가속시험에 의한 공기 정화 필터 통과후의 가스 중의 균잔존율 (％) 의 결과를 나타낸다. 표 10 에 나타낸 균생존율의 값에서 알 수 있듯이, 실시예 15 및 16 의 리소자임 및 키니나아제를 이온 결합 및 공유 결합에 의해 고정화 처리한 표 10 에 나타낸 균생존율의 값에서 알 수 있듯이, 효소를 고정화 처리하지 않은 비교예 12 및 13 의 관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터로 이루어진 공기 정화 필터 Ix 및 Jx 와 비교하여 실시예 15 및 16 의 관능기 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 I 및 J 가 현저한 균체의 살균 정화 처리 성능을 갖고 있는 것이 증명되었다.
또, 표 10 에는 시료 가스 도입 2 시간 후의 시험공기 정화 필터 에서의 실시예 15 와 16 및 비교예 12 와 13 의 공기 정화 필터 I 와 J 및 Ix 와 Jx 에 대해 시험예 5 에서 구한 공기 정화 필터 위에서의 5 ㎠ 당 생존균수의 값을 나타낸다. 표 10 에 나타낸 생존균수의 값에서 알 수 있듯이 실시예 15 및 16 의 리소자임 및 키티나아제를 균일하게 고정화된 폴리머가 균일하게 코팅된 공기 정화 필터로 이루어진 본 발명의 공기 정화 필터 I 및 J 는 공기 정화 필터에 포집한 균체의 살균 정화 처리 성능에서도 우수한 성능을 나타내는 것이 증명되었다. 또한, 본 발명의 공기 정화 필터 I 및 J 는 시료 가스 도입 24 시간후에도 시험공기 정화 필터 위에서의 살균 정화 처리 성능은 유지되어 공기 정화 필터에 포집된 균체에 장기간에 걸쳐 살균효과를 나타내는 것이 분명해졌다.
이상 시험예 4, 5 및 8 의 결과에서 본 발명의 공기 정화 필터 I 및 J 는 공유 결합 및 이온 결합에서 고정화된 리소자임 등에 의해 균체를 흡착하여 균체의 세포벽을 용해함으로써 높은 살균 정화 성능을 유지하며, 또한 다량의 리소자임 등을 유효하게 공유 결합 및 이온 결합으로 고정화하는 것이 장기간에 걸쳐 보다 높은 살균 정화 성능을 유지할 수 있음을 증명하였다.
시험예 9
시험예 4 및 시험예 5 에서 균체 종류를 고초균 (ATCC 6633) 에 가하여 루테우스균 (ATCC 9341), 황색 포도구균 (IFO 13276), 대장균 (ATCC 10536), 비브리오균 (IFO 12970) 및 청곰팡이의 일종 페니실륨 로크포티 (roqueforti, IFO 5459) 에 대해 2 시간마다 시료공기필터의 5 ㎠ 당 생존균수를 동일한 방법으로 구하여 그 결과를 표 11 에 나타낸다.
각종 균체에 대한 살균시험
비교예 7 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
* 그램 양성균Bacillus subtilis ATCC 6633고초균Micrococcus luteus ATCC 9341루테우스균Staphylococcus aureus IFO 13276황색 포도구균 ＞300＞300＞300 ＜3＜3＜3 ＜3＜3＜3 ＜3＜3＜3 ＜3＜3＜3
* 그램 음성균Escherichia coli ATCC 10536대장균Vibrio parahaemolyticus IFO 12970비브리오균 ＞300＞300 2188 ＜38 15＜3 ＜3＜3
* 곰팡이Penicillium roqueforti IFO 5459페니실륨·록폴티 ＞300 58 ＜3 ＜3 ＜3
(주)비교예 7 (Dx) : 필터만실시예 4 (D1) : 필터에 고정화, 리소자임실시예 5 (D2) : 필터에 고정화, 리소자임＋프로타민실시예 6 (D3) : 필터에 고정화, 리소자임＋글루칸실시예 7 (D4) : 필터에 고정화, 리소자임＋프로타민＋글루칸
표 11 에서 알 수 있듯이 리소자임에 프로타민을 조합한 실시예 5 의 공기 정화 필터 D2, 리소자임에 글루칸을 조합한 실시예 6 의 공기 정화 필터 D3 및 리소자임에 프로타민 및 글루칸을 조합한 실시예 7 의 공기 정화 필터 D4 는, 리소자임만 고정화 처리한 실시예 4 의 공기 정화 필터 D1 과 비교하여 그램 음성균인 대장균이나 비브리오균 및 곰팡이의 1 종인 페니실륨·로크포티에 대한 살균효과의 향상을 알 수 있다. 즉, 효소 이외의 살균작용을 갖는 단백질·펩티드와 조합하여 사용하거나 다종류와 조합하여 사용함으로써 공기 정화 필터의 보다 넓은 용균 스펙트럼을 갖는 미생물에 대한 살균·멸균제거능력을 향상시킬 수 있는 것이 증명되었다.
본 발명의 공기 정화 필터를 사용함으로써 종래의 필터로는 정화처리할 수 없었던 공기중에 부유하는 박테리아, 진균 등의 미생물을 효율적으로 흡착시켜 미생물의 세포벽을 직접 용해시키고 살균시킴으로써 보다 높은 살균 정화 성능과 장기간에 걸쳐 공기를 살균 정화처리하는 것을 가능하게 하며, 또한 필터 위에 포집한 미생물도 살균·멸균제거할 수 있어 필터 위에서의 포집된 미생물의 증식을 방지하며 미생물에 의한 담체의 열화와 미생물의 비산에 의한 이차 오염을 방지할 수 있다. 이때문에 식품 분야, 화장품 분야, 정밀 전자 분야 및 의료 분야 등에서 미생물 제거를 위해 어쩔수없이 사용되고 있는 분진 미립자 제거를 목적으로 한 초고성능 및 고성능 필터인 ULPA 및 HEPA 필터는 송풍의 압력손실이 커 전기에너지의 소비량이 막대하다. 그래서, 본 발명의 공기 정화 필터를 사용함으로써 여러단계 등급을 낮춘 저압력손실의 필터가 사용가능해지고 전기에너지 소비가 몇분의 1 정도 이하로 됨으로써 환경부하저감 필터로서의 기능을 다할 수 있다.

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  15. 담체 표면에 효소, 효소 및 효소이외의 단백질ㆍ펩티드의 혼합물 또는 화합물 및/또는 다당류의 혼합물 또는 화합물을 고정화한 공기 정화 필터.
  16. 제 15 항에 있어서, 담체가 셀룰로오스 섬유, 아스베스트 섬유, 유리 섬유, 이온 교환 섬유 중 어느 하나인 공기 정화 필터.
  17. 제 16 항에 있어서, 유리 섬유가 붕소·실리카 유리 섬유인 공기 정화 필터.
  18. 제 15 항에 있어서, 담체가 발수 처리되지 않은 공기정화필터.
  19. 제 15 항에 있어서, 담체가 관능기를 가지는 폴리머로 코팅된 공기정화 필터.
  20. 제 19 항에 있어서, 관능기를 가지는 폴리머가 -NHR (R 은 H 이외의 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 중 어느 하나의 알킬기), -NH2, -C6H5NH2, -CHO, -COOH, -OH 중 1 종 이상의 관능기를 갖는 폴리머인 공기 정화 필터.
  21. 제 15 항에 있어서, 효소를 공유결합으로 고정화한 공기정화필터.
  22. 제 15 항에 있어서, 효소를 이온결합으로 고정화한 공기 정화 필터.
  23. 제 15 항에 있어서, 담체가 솜형, 여과지형, 하니컴형, 입자형 및 그물형 중 어느 한 형상인 공기 정화 필터.
  24. 제 15 항에 있어서, 담체가 HEPA 필터인 공기 정화 필터.
  25. 제 15 항에 있어서, 효소가 리소자임, 키티나아제, 프로테아제, 글루코스옥시다아제, 글루카나아제, β-갈락토시다아제, 엔도-β-N-아세틸글루코사미니다아제 및 엔돌리신 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 용균작용을 갖는 효소인 공기 정화 필터.
  26. 제 15 항에 있어서, 효소 이외의 단백질·펩티드가 프로타민, 락토페린, 폴리리신 중 어느 하나의 살균작용을 갖는 단백질·펩티드인 공기 정화 필터.
  27. 제 15 항에 있어서, 다당류가 글루칸, 덱스트란, 만난, 갈락토만난, 라미라난, 카라기, 아가로오스 중 어느 하나의 다당류인 공기 정화 필터.
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